JPH01215023A - Surface treatment and device therefor - Google Patents

Surface treatment and device therefor

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JPH01215023A
JPH01215023A JP63039386A JP3938688A JPH01215023A JP H01215023 A JPH01215023 A JP H01215023A JP 63039386 A JP63039386 A JP 63039386A JP 3938688 A JP3938688 A JP 3938688A JP H01215023 A JPH01215023 A JP H01215023A
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JP
Japan
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surface treatment
sample
treatment method
activated
gas
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JP63039386A
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Japanese (ja)
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Keizo Suzuki
敬三 鈴木
Susumu Hiraoka
平岡 進
Shigeru Nishimatsu
西松 茂
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent damage, contamination and a temperature rise, and to enable surface treatment having high throughput by mounting a surface (an activating surface) activating at least one part of gas particles in the same chamber as a sample. CONSTITUTION:An activating surface 2 represents a surface through which activated particles R are formed by the contact of gas particles M, and Al2O3, SiO2, C, Si or Si-C having excellent heat resistance and chemical reaction resistance or a metal such as W, Mo, Ta, Ti, Ni, Nb, Pt, etc., or these alloy or mixture is used as the material of the activating surface 2. The directions of activated particles R projected to the surface of a sample 3 are controlled, the activated particles R are projected to the surface of the sample, the temperature of the sample is kept at a temperature lower than 400 deg.C and a mask pattern is transferred to a substrate without undercut by introducing gas molecules M, elevating the temperature of the activating surface at 100-3000 deg.C and installing a collimator 9 between the activating surface 2 and the sample 3.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一体表面を処理するドライプロセス(乾式処理
)方法および装置に係り、特に半導体素子製造に好適な
無損傷、無汚染、高選択性、低温度かつ高スループツト
(処理速さ)のプロセスを実現することができる表面処
理方法および装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a dry process (dry processing) method and apparatus for treating an integral surface, and is particularly suitable for producing semiconductor devices with no damage, no contamination, and high selectivity. The present invention relates to a surface treatment method and apparatus capable of realizing a low-temperature, high-throughput (processing speed) process.

(従来の技術〕 特開昭62−35521には、半導体素子製造に好適な
無損傷、無汚染、高選択性かつ低湿度なドライプロセス
を実現する表面処理装置が開示されている。同装置にお
いては、ガスを高温炉内で加熱することによって化学的
に活性化し、これを真空中に噴出することによって活性
粒子ビームを形成する。この活性粒子ビームによって表
面処理を行うのが上記特許の装置の機能である。
(Prior Art) Japanese Patent Laid-Open No. 62-35521 discloses a surface treatment apparatus that realizes a damage-free, non-contaminating, highly selective, and low-humidity dry process suitable for manufacturing semiconductor devices. In this patent, a gas is chemically activated by heating it in a high-temperature furnace, and then it is ejected into a vacuum to form an active particle beam.The surface treatment is performed using this active particle beam in the apparatus of the above patent. It is a function.

〔発明が解決しようとするilM) 上記従来の技術では、試料表面で反応せずに反射したガ
ス粒子はそのまま排気され再び活性化されることはない
、このため、ガス粒子が表面処理に用いられる効率が低
く、高スループツトが得られないことが問題であった。
[ilM to be solved by the invention] In the above conventional technology, gas particles that are reflected without reacting on the sample surface are exhausted as they are and are not activated again. Therefore, the gas particles are used for surface treatment. The problem was that efficiency was low and high throughput could not be obtained.

本発明の目的は、損傷、汚染、温度上昇がなく、かつ高
スループツトの表面処理方法および装置を提供すること
にある。ここで1表面処理とは、試料表面物質を除去し
たり(エツチング)、試料表面に物質を堆積したり(デ
ポジション、エピタキシー)、試料表面物質を改質した
り(酸化、窒化。
It is an object of the present invention to provide a surface treatment method and apparatus that is free from damage, contamination, temperature rise, and has a high throughput. Here, 1. surface treatment refers to removing substances on the sample surface (etching), depositing substances on the sample surface (deposition, epitaxy), and modifying the sample surface substances (oxidation, nitridation, etc.).

ドーピング等)することである。doping, etc.).

〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、ガス粒子の少なくとも一部を活性化する表
面(活性化表面)を試料と同−室(反応室)内に設置し
、この表面で形成された活性粒子を試料表面に入射させ
て表面処理することによって達成される。ここで2点A
、Bが同一室内に有るとは、A、Bで測定したガス圧力
が等しいか。
[Means for solving the problem] The above purpose is to install a surface that activates at least a portion of gas particles (activation surface) in the same chamber (reaction chamber) as the sample, and to This is achieved by surface treatment by injecting active particles onto the sample surface. 2 points A here
, B are in the same room, are the gas pressures measured at A and B the same?

その差が少ない(状況によって許容される差違の大きさ
は異なるが例えば、10倍以内の差)場合をいう、この
方法、装置によれば試料表面で反応しなかったガス粒子
を再び活性化して試料表面に活性粒子として複数回入射
させることができ、スループットを飛躍的に向上させる
ことができる。
When the difference is small (for example, within 10 times, although the allowable difference varies depending on the situation), this method and device reactivate gas particles that did not react on the sample surface. The active particles can be incident on the sample surface multiple times, and throughput can be dramatically improved.

ガス粒子を活性化する表面としては、高温に加熱した表
面、または触媒作用を有した表面、またはこれらを組み
合せたものを用いることができるが、必ずしもこれらだ
けでなく、一般に、粒子を化学的に活性化する表面なら
何でも用いることができる。
The surface that activates the gas particles can be a heated surface, a catalytic surface, or a combination of these, but it is generally not necessary to use a surface that is heated to a high temperature, a surface that has a catalytic effect, or a combination thereof. Any surface that activates can be used.

ここで、粒子(またはガス粒子)とは、原子。Here, particles (or gas particles) are atoms.

分子またはこれらの正または負にイオン化したものを意
味する。また、活性粒子とは特に化学的に活性な粒子を
意味し、具体的には、ラジカル(不対電子または未結合
手を有した粒子)や、電子準位、回転準位または振動準
位のうち少なくとも1つが励起された粒子や、1自由度
当りの並進エネルギーが通常の室温(約20℃)相当の
エネルギー(約1.3X10″″”e v)程度より大
きな粒子のことをいう。
Refers to molecules or positively or negatively ionized versions thereof. In addition, active particles particularly mean chemically active particles, and specifically include radicals (particles with unpaired electrons or dangling bonds), and particles at electronic, rotational, or vibrational levels. It refers to particles in which at least one of them is excited, or particles whose translational energy per degree of freedom is larger than the energy equivalent to normal room temperature (about 20° C.) (about 1.3×10″″e v).

指向性の表面処理を実現するためには、活性化表面と試
料表面の間にコリメータを設置することができる。これ
により、試料表面に入射する活性粒子の方向を揃えるこ
とができ、指向性表面処理が実現できる。
To achieve directional surface treatment, a collimator can be placed between the activation surface and the sample surface. This makes it possible to align the directions of active particles incident on the sample surface, thereby realizing directional surface treatment.

〔作用〕[Effect]

活性化表面が試料表面と同一室内に有るために、ガス粒
子は平均として複数回活性化されて試料表面に入射する
ためにスルーブツトが向上する。また、活性化表面はガ
ス粒子を化学的に活性化し、活性粒子が持つ全エネルギ
ー(活性粒子が試料表面で開放しつる主ネルギーの総和
)が10av以下に抑えることができるために、低損傷
、低汚染。
Since the activated surface is in the same chamber as the sample surface, the gas particles are activated multiple times on average and impinge on the sample surface, thereby improving throughput. In addition, the activated surface chemically activates gas particles, and the total energy possessed by the active particles (the sum of the main energies released by the active particles on the sample surface) can be suppressed to 10 av or less, resulting in less damage and less damage. Low pollution.

高選択性かつ妊温な表面処理が実現できるのは、従来例
(特開昭62−35521)と同様である。
It is the same as the conventional example (Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-35521) that can achieve highly selective and warm surface treatment.

コリメータは活性粒子の飛行方向を揃える働きが有り、
指向性表面処理を実現する。
The collimator has the function of aligning the flight direction of active particles,
Achieve directional surface treatment.

〔実施例〕〔Example〕

以下1本発明の一実施例を第1図により説明する1反応
室1内に活性化表面2と試料3が設置されている。試料
3は必要に応じて試料台4に保持されている6反応ガス
がバルブ5を介して反応室1に導入され、必要に応じて
排気口6から排気される6反応ガスは単一種類のガスで
あっても良いし、複数種のガスの混合ガスであってもよ
い、活性化表面2は、必要ならば活性化表面温度制御手
段7によって加熱または冷却される。また、試料゛  
3も必要に応じて試料温度制御手段8によって加熱また
は冷却される。試料温度制御手段8は試料台4を兼ねる
こともあるし、試料台4とは別に設置されることもある
。また、必要に応じて、活性化表面2と試料3との間に
コリメータ9を設置することができ、コリメータ9の表
面温度が必要に応じてコリメータ温度制御手段10によ
って制御されている。さらに、必要に応じてコリメータ
9と試料台4は1次元または2次元、さらには3次元的
に駆動可能とする。また、必要ならば、活性化表面2も
同様に駆動可能とする。また、必要ならば反応室1の壁
を冷却する機構を設けることもできる。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. 1. An activated surface 2 and a sample 3 are placed in a reaction chamber 1. For the sample 3, the 6 reaction gases held on the sample stage 4 are introduced into the reaction chamber 1 via the valve 5, and the 6 reaction gases exhausted from the exhaust port 6 are of a single type. The activated surface 2, which can be a gas or a mixture of gases, is heated or cooled if necessary by activated surface temperature control means 7. Also, the sample
3 is also heated or cooled by the sample temperature control means 8 as necessary. The sample temperature control means 8 may also serve as the sample stage 4, or may be installed separately from the sample stage 4. Further, if necessary, a collimator 9 can be installed between the activated surface 2 and the sample 3, and the surface temperature of the collimator 9 is controlled by a collimator temperature control means 10 as necessary. Further, the collimator 9 and the sample stage 4 can be driven one-dimensionally, two-dimensionally, or even three-dimensionally as necessary. The activated surface 2 can also be actuated as well, if required. Furthermore, if necessary, a mechanism for cooling the walls of the reaction chamber 1 can be provided.

活性化表面2は、第2図に示す如く、ガス粒子Mが触れ
ることによって活性化粒子Rになる表面のことである。
The activated surface 2 is a surface that becomes activated particles R when gas particles M touch it, as shown in FIG.

ここで1粒子および活性粒子の意味する所は前節(課題
を解決するための手段〕において述べである。具体的に
は、高温な固体表面や触媒作用を有した固体表面が活性
化表面2に成り得る。活性化表面の材質としては、耐熱
性、耐化学反応性に優れたAltos(アルミナ、ルビ
ー)。
What is meant by 1 particle and active particle here is as stated in the previous section (means for solving the problem).Specifically, a high temperature solid surface or a solid surface with catalytic action is activated on activated surface 2. The material for the activated surface is Altos (alumina, ruby), which has excellent heat resistance and chemical reaction resistance.

Sift(石英、水晶)、C(グラファイト、多結晶カ
ーボン、ダイヤモンド)、Si(単結晶。
Sift (quartz, crystal), C (graphite, polycrystalline carbon, diamond), Si (single crystal.

多結晶)やSi−C(SiとCの合金または混合物)が
適している。また、触媒作用を活用するために表面仕事
関数の大きな材質1例えばW、Mo。
Polycrystalline) and Si-C (alloy or mixture of Si and C) are suitable. In addition, in order to utilize the catalytic action, materials with a large surface work function such as W and Mo are used.

Ta、Ti、Ni、Nb、Pt等の金属やこれらの合金
または混合物も活性化表面2の材質として用いることが
できる。輻射熱の小さな物質は、低い加熱パワーで高温
表面を得ることができるため、実用的に特に有用である
。これに適した物質は活性化表面の温度によって異なる
が、例えば活性化表面の温度を約1000〜2000℃
にする場合は、ステンレス鋼# Zr0t e W# 
Ties #コージェライト、Si01等が適している
。活性化表面は固体表面または固体上に形成された薄膜
の表面、または液体表面で形成することができる。
Metals such as Ta, Ti, Ni, Nb, and Pt, as well as alloys or mixtures thereof, can also be used as the material for the activated surface 2. Materials with low radiant heat are particularly useful in practice, since high temperature surfaces can be obtained with low heating power. Suitable materials for this will vary depending on the temperature of the activated surface, for example,
When using stainless steel #Zr0t e W#
Ties #cordierite, Si01, etc. are suitable. The activated surface can be formed on a solid surface or a thin film formed on a solid, or on a liquid surface.

活性化表面2を高温にしてガス分子Mを表面熱分解する
ことによってラジカルの活性粒子Rを形成することがで
きる6例えばMとしてFgガスを導入し活性化表面の温
度Taを500℃以上にすると活性化表面2に入射した
F2分子の10%以上が F!→2F          ・・・■の反応によっ
て分解してラジカルの活性粒子Fを形成する。また1M
としてC11zを用い、Taを800℃以上にすると同
様に活性化表面2に入射したCQx分子の10%以上が
Radical active particles R can be formed by heating the activated surface 2 to a high temperature and surface thermally decomposing the gas molecules M6. For example, if Fg gas is introduced as M and the temperature Ta of the activated surface is raised to 500°C or higher. More than 10% of the F2 molecules incident on the activated surface 2 are F! →2F ... Decomposes by the reaction of ■ to form radical active particles F. Also 1M
Similarly, when C11z is used and Ta is raised to 800°C or higher, 10% or more of the CQx molecules incident on the activated surface 2.

Cat−h2CQ          −@の熱分解反
応をして、ラジカルの活性粒子CQを形成する。さらに
高温な表面(’ra>1500℃)を用いれば1Mとし
て02やN2ガスを導入することによって、O,On、
N等の活性粒子を形成することができる。このような活
性粒子を形成する場合、活性化表面の材質としては、耐
熱性、耐化学反応性に優れたA Q ioa、 S i
 Ox 、 CやSi−C等が適している。また、W、
Mo、Ta。
A thermal decomposition reaction of Cat-h2CQ-@ forms radical active particles CQ. Furthermore, if a high temperature surface ('ra>1500℃) is used, O, On,
Active particles such as N can be formed. When forming such active particles, the material for the activation surface is AQioa, Si, which has excellent heat resistance and chemical reaction resistance.
Ox, C, Si-C, etc. are suitable. Also, W,
Mo, Ta.

Ti、Nb、Pt等の金属でも活性化表面の温度Taを
十分に大きくすれば(例えばTa>2000℃)、活性
化表面が侵蝕されることなくラジカルの活性粒子Rを形
成することもできる。但し、Taが高過ぎると表面物質
が蒸発してしまうため、この場合でもT&≦3000℃
である必要が有る。このことによってF−やCQ−の活
性粒子Rを形成することができる。
Even with metals such as Ti, Nb, and Pt, if the temperature Ta of the activated surface is made sufficiently high (for example, Ta>2000° C.), radical active particles R can be formed without the activated surface being eroded. However, if Ta is too high, the surface material will evaporate, so even in this case, T&≦3000℃
It needs to be. By this, active particles R of F- and CQ- can be formed.

上記の場杏よりTaを低く制御することによって1Mを
分解することなく、電子準位9回転卓位。
By controlling Ta lower than in the above case, the electronic level can be rotated 9 times without decomposing 1M.

振動準位のうち少なくとも1つが励起されたり、1自由
度当りの並進エネルギーが室温相当エネルギー(約1.
3X10−”ay)程度より大きな粒子(以下これをホ
ット粒子と呼び、粒子が分子の場合は通常ホット分子と
呼ばれるものである)を形成することができる0例えば
、MとしてFzガス粒子を用い、Ta =100〜15
00℃に制御するとpzのホット分子(F−と記す)の
活性粒子Rを形成できる。また1MとしてCQzガス粒
子を用い、’ra=100〜2000℃に制御するとC
Qzのホット分子(Cjlz拳と記す)の活性粒子Rを
形成できる。また、同様にMとしてFCa。
At least one of the vibrational levels is excited, or the translational energy per degree of freedom is equal to room temperature energy (approximately 1.
For example, using Fz gas particles as M, Ta=100~15
By controlling the temperature to 00°C, active particles R of pz hot molecules (denoted as F-) can be formed. Furthermore, when using CQz gas particles as 1M and controlling 'ra=100 to 2000℃, C
Active particles R of hot molecules of Qz (denoted as Cjlz fist) can be formed. Similarly, M is FCa.

NFa 、CFa 、SFs等のハロゲン元素を含んだ
分子を用いれば、これらの分子のホット分子を形成する
ことができ、これらのハロゲン元素を含んだホット分子
はエツチング処理に有効に用いられる。また、試料表面
に堆積(デポジション)したい元素を含んだ分子をMと
して用いることにより、膜堆積に適したホット分子を形
成することができる0例えば、Siを堆積する時には、
S i H4eSi、H,を、G畠やAs、P、Bを堆
積する時には、GaHs、 A s Ha 、 P H
a 、 B Hs等やこれらの混合ガスを用いることが
できる。また、02やNユのホット分子は、酸化や窒化
に用いることができる。
If molecules containing halogen elements such as NFa, CFa, SFs, etc. are used, hot molecules of these molecules can be formed, and these hot molecules containing halogen elements can be effectively used in etching treatment. In addition, by using as M a molecule containing the element that you want to deposit on the sample surface, hot molecules suitable for film deposition can be formed.For example, when depositing Si,
When depositing S i H4eSi, H, G, As, P, B, GaHs, As Ha, P H
a, BHs, etc., or a mixed gas thereof can be used. Further, hot molecules such as 02 and N can be used for oxidation and nitridation.

以上は活性粒子Rを形成するための粒子Mをガスとして
反応室1内に供給する方法であるが、活性化表面2の上
または活性化表面を形成する物質内に活性化粒子Rを形
成するための粒子Mを予め塗布または含ませておくこと
により、活性化粒子Rを形成することもできる0例えば
、W表面に。
The above is a method of supplying the particles M as a gas into the reaction chamber 1 to form the activated particles R, but the activated particles R are formed on the activated surface 2 or within the substance forming the activated surface. Activated particles R can also be formed by pre-applying or impregnating particles M for 0, for example on the W surface.

NaCjlを塗布しておきW表面を加熱(112100
0℃)することにより、Na、Cn、Na÷。
Apply NaCjl and heat the W surface (112100
0°C), Na, Cn, Na÷.

0塁−のような活性粒子を形成することができる。Active particles such as base 0 can be formed.

以下1本実施例を、CQzガスを反応室1内に導入し、
Cf1xのホット分子を活性化粒子Rとして形成し1、
試料表面をエツチングする場合につい  。
In the following example, CQz gas was introduced into the reaction chamber 1,
Forming hot molecules of Cf1x as activated particles R1,
Regarding etching the sample surface.

て、詳細に説明する。第3図には、エツチングされる試
料の断面図を示しである。試料の表面には、エツチング
により基板表面に形成したいパターン(または形成した
いパターンの原形となるパターン)をしたマスクが形成
されている。マスクを形成する材料としてはエツチング
され難いものが好適であり、例えば、S i Ox(酸
化シリコン)。
This will be explained in detail. FIG. 3 shows a cross-sectional view of the sample to be etched. A mask having a pattern desired to be formed on the substrate surface (or a pattern that is the original form of the desired pattern) is formed on the surface of the sample by etching. The material for forming the mask is preferably one that is difficult to etch, such as SiOx (silicon oxide).

SiaNa(窒化シリコン)および、フォトレジスト等
の高分子膜が適している。エツチングされる物質は、基
板物質の表面であったり、基板表面上に形成された薄膜
であることができる。
Polymer films such as SiaNa (silicon nitride) and photoresist are suitable. The material to be etched can be the surface of the substrate material or a thin film formed on the substrate surface.

活性化表面2の材質としては、Capと反応し難いAΩ
ZOaやSinsが適している。また、CやSi−Cは
表面で形成されたCaラジカルをCCa、の形で除去し
てくれるため、エツチングにおけるCaラジカルの効果
を減らす為に有効である。同様の理由で、W、Mo、T
a、Ti。
The material of the activated surface 2 is AΩ, which does not easily react with Cap.
ZOa and Sins are suitable. Furthermore, since C and Si-C remove Ca radicals formed on the surface in the form of CCa, they are effective in reducing the effect of Ca radicals during etching. For the same reason, W, Mo, T
a.Ti.

Nb、Pt等の金属表面も活性化表面として活用できる
。活性化表面は傍熱または直熱(directJoul
e heatlng)によってTa = 100〜20
00℃になるように加熱・制御されている。活性化表面
温度制御手段7に加熱と共に冷却機能も持たせることに
より湿度制御を精度良く行うことができる。
Metal surfaces such as Nb and Pt can also be used as activation surfaces. The activated surface can be heated indirectly or directly.
e heatlng) by Ta = 100~20
It is heated and controlled to reach 00°C. By providing the activated surface temperature control means 7 with a cooling function as well as a heating function, humidity control can be performed with high precision.

反応室1内に滞在しているCQ!分子の一部は活性化表
面2に入射してホット分子の活性化粒子Rとなって表面
から脱離していく、活性粒子Rが脱離していく方向と脱
離する場所での活性化表面の法線との成す角をθとし、
あるθの方向の立体角dΩ内に単位時間に脱離する活性
粒子の個数をN(θ)dΩとすると、N(θ)は、はぼ
N(θ)=Nocosθ        ・・・■と表
わされるsNoは、θ=0の時のN(θ)の値である。
CQ staying in reaction chamber 1! Some of the molecules enter the activated surface 2 and become activated particles R of hot molecules and are desorbed from the surface. Let the angle formed with the normal be θ,
If the number of active particles desorbed per unit time within a solid angle dΩ in the direction of a certain θ is N(θ)dΩ, then N(θ) is expressed as N(θ)=Nocosθ...■ sNo is the value of N(θ) when θ=0.

また、単位面積の活性化表面で単位時間に形成さ九るC
 41 zの活性粒子の個数Nは1反応室1内のC11
zガスの圧力(混合ガスの時は分子)Pciに比例し、
Nはほぼ N=6.5 X 10”Pcs*     ・=■と表
わされる。ここで、NおよびPct□の単位は、個/ 
(sac−Cm”)およびTorrである。
Also, the amount of C formed in unit time on the activated surface of unit area is
41 The number N of active particles of z is C11 in 1 reaction chamber 1.
zProportional to gas pressure (molecules when mixed gas) Pci,
N is approximately expressed as N=6.5 x 10”Pcs* ・=■. Here, the units of N and Pct□ are pieces/
(sac-Cm”) and Torr.

このようにして形成されたCΩ2の活性粒子R(以下、
Cl1s・と記す)に反応室内を飛翔して試料3の表面
に到達する。この時、反応室のガス圧力Pr(Cutガ
スしか用いない時、P r = P CAI )が高い
と、CΩ2傘は試料表面に到達する前に反応室内の雰囲
気ガス粒子と衝突して飛翔方向が乱されることになる。
The CΩ2 active particles R (hereinafter referred to as
(denoted as Cl1s)) flies inside the reaction chamber and reaches the surface of sample 3. At this time, if the gas pressure Pr in the reaction chamber (P r = P CAI when only Cut gas is used) is high, the CΩ2 umbrella will collide with atmospheric gas particles in the reaction chamber before reaching the sample surface, and the flight direction will change. It will be disturbed.

このような衝突を起さない為には、活性化表面2と試料
1の表面との距離をaとし1反応室内でのCQx・の平
均自由行程をλとした時、 n≦λ             ・・・■である必要
がある。一方、平均自由行程λは、ガス圧力Prに反比
例し、はぼ、 1=5 X 10−”/ Pr      ・=@と表
わされる。ここで、λt Prの単位はam。
In order to prevent such collisions, when the distance between the activated surface 2 and the surface of the sample 1 is a, and the mean free path of CQx in one reaction chamber is λ, n≦λ... ■It must be. On the other hand, the mean free path λ is inversely proportional to the gas pressure Pr, and is expressed as follows: 1=5×10−”/Pr·=@ Here, the unit of λtPr is am.

Torrで表わしである。また1通常の処理時のガス圧
力はPr≧I X 10−’Torrであるから、■、
■式よりa≧500cmが望ましい、さらに、ガス流量
を増やすとP、≧I X 10−’Torrとなるが、
Q≦50e−が一般的である。一方、aが小さくなり過
ぎると、活性化表面と試料表面との間の空間へのCnx
ガスの供給や、反応生成物の排気が十分行われないため
、不都合が生じる。このようなことを防ぐためには、0
21mmであることが望ましい0以上を総合すると、 1m―≦嚢≦500cm        、、、■が望
ましく、一般的には 1膳鵬≦ 愈 550cm             
    ・・・■が望ましい。
It is expressed in Torr. Also, since the gas pressure during normal processing is Pr≧I X 10-'Torr, ■,
■From the formula, it is desirable that a≧500cm.Furthermore, if the gas flow rate is increased, P≧I X 10-'Torr,
Generally, Q≦50e-. On the other hand, when a becomes too small, Cnx enters the space between the activated surface and the sample surface.
Inconveniences arise because the gas supply and reaction products are not sufficiently exhausted. To prevent this kind of thing, 0
If we take the total of 0 or more, which is preferably 21mm, it is desirable that 1m-≦sac≦500cm ,,, ■, generally, 1m-≦sac≦550cm
...■ is desirable.

■または■または0式の条件を満たしている状態で、活
性化表面2と試料3との間にコリメータ9を設置するこ
とによって、試料表面に入射する活性粒子CII x・
の方向を制御することができる。
By installing the collimator 9 between the activated surface 2 and the sample 3 while satisfying the conditions of (1) or (2) or 0, the active particles CII x・
direction can be controlled.

以下、コリメータの作用を説明する。コリメータは具体
的には第4図に示すように1つまたは多数の孔の開いた
板でできている。孔を構成する材質は、必要ならば加熱
または冷却によって温度制御されており、一般的には冷
却されていることが多い、冷却には例えば水冷を用いる
ことが出来、さらに低温に冷すためには液体窒素による
冷却を用いることもできる。コリメータの材質は熱伝導
係数が大きくかつ耐化学反応性に優れたものが望ましい
−0例えば、A Q 、 Cu 、石英、アルミナ等を
用いることができる。または、熱伝導の良い物質(AΩ
、Cu等)の表面(特に孔の内壁)を耐化学性の物質(
石英、アルミナ、テフロン、高分子物質@Au@Pt等
)で被覆したものを用いることもできる。
The action of the collimator will be explained below. The collimator is specifically made of a plate with one or many holes as shown in FIG. The temperature of the material making up the holes is controlled by heating or cooling if necessary, and is generally often cooled, for example water cooling can be used, and to further cool it to a lower temperature. Cooling with liquid nitrogen can also be used. It is desirable that the material of the collimator has a large thermal conductivity coefficient and excellent chemical reaction resistance.For example, AQ, Cu, quartz, alumina, etc. can be used. Or a material with good thermal conductivity (AΩ
, Cu, etc.), the surface (especially the inner wall of the pores) is coated with a chemically resistant substance (
It is also possible to use a material coated with quartz, alumina, Teflon, polymeric material @Au@Pt, etc.).

コリメータの孔を、孔の内壁に触れることなく通過する
活性索子Rは活性のままコリメータを通過できる。しか
し、活性粒子Rが孔の内壁に入射するとその並進エネル
ギーおよび内部エネルギー(振動・回転・電子準位エネ
ルギー)を内壁に奪おれ脱励起して不活性な粒子Mにも
どってしまう。
The active cord R, which passes through the hole of the collimator without touching the inner wall of the hole, can pass through the collimator while remaining active. However, when the active particle R enters the inner wall of the hole, its translational energy and internal energy (vibration, rotation, and electronic level energy) are taken away by the inner wall, and it is deexcited and returns to the inactive particle M.

または、内壁に吸着し再び気相中に出てこなくなる。さ
らに、Rが荷電粒子である場合、孔の内壁に入射するこ
とによって中性化され、もはや荷電粒子でなくなる0以
上の結果、活性粒子Rが活性のままコリメータを通過す
るのは、コリメータの材質表面に触れることなく孔を通
過する場合のみとなる。即ち、孔の方向に沿った方向に
飛翔する活性粒子Rのみが活性のままコリメータを通過
して試料表面に入射することになる。この時のコリメー
タを通過する活性粒子の飛翔方向の広がり角αは、孔の
直径をdとし、孔の長さをhとするとtanα=d/h
         ・・・■となる。たたじ、αは、孔
の方向nと活性粒子の飛翔方向のなす角である。
Alternatively, it is adsorbed to the inner wall and does not come out into the gas phase again. Furthermore, if R is a charged particle, it will be neutralized by entering the inner wall of the hole and will no longer be a charged particle.The reason why the active particle R passes through the collimator while remaining active is due to the material of the collimator. Only when passing through a hole without touching the surface. That is, only the active particles R flying in the direction along the hole pass through the collimator while remaining active and enter the sample surface. At this time, the spread angle α in the flight direction of the active particles passing through the collimator is tan α = d/h, where the diameter of the hole is d and the length of the hole is h.
... becomes ■. α is the angle between the direction n of the pores and the flying direction of the active particles.

このようにして形成した方向の揃ったCQzのホット分
子(CQzりが試料表面に入射・し、かつ試料の温度T
sがある所定の温度より低く保たれているとCΩ2mの
入射方向に沿ってアンダーカットなくマスクパターンを
基板に転写することができる。第5図(a)には、この
ようにしてSi基板をエツチングする状況が示されてい
る0図ではCII x・が試料表面にほぼ垂直に入射す
る場合が示しであるが、斜めに入射する場合でも以下と
同様の効果を期待でき、CQZ*の入射方向に沿ったエ
ツチングが実現できる。アンダーカットなくエツチング
できる理由は以下の通りである。即ち、Cf1z*が試
料表面に入射するとその一部は、S i + −CII
 t* →S i C41m↑     ・aSのよう
な反応をすることにより反応生成物SICfi。
The CQz hot molecules formed in this way (CQz molecules) are incident on the sample surface, and the sample temperature T
If s is kept lower than a certain predetermined temperature, the mask pattern can be transferred to the substrate without undercut along the incident direction of CΩ2m. Fig. 5(a) shows the situation in which a Si substrate is etched in this way. Fig. 5 shows a case where CII Even in this case, the same effect as described below can be expected, and etching along the incident direction of CQZ* can be realized. The reason why etching can be performed without undercutting is as follows. That is, when Cf1z* is incident on the sample surface, a part of it becomes S i + -CII
t* →S i C41m↑ ・A reaction product SICfi is produced by a reaction such as aS.

(n=1〜4)を形成する。この反応生成物が表面から
脱離することによってSi表面がエツチングされる。し
かし、入射C11z−の一部は反応することなく表面か
ら脱離(反射)していく、もし。
(n=1 to 4). The Si surface is etched by desorption of this reaction product from the surface. However, if some of the incident C11z- is desorbed (reflected) from the surface without reacting.

この反射したC112分子が活性粒子のまま(即ちCΩ
2ψ)であるとすると、パターン側壁に入射して側壁エ
ツチングしアンダカットを形成することになる(第5図
(b)参照)、シかし、試料表面態度Tsが低温に保た
れているとすると、CQz傘は反射する時にその並進、
内部エネルギーを基板表面に奪われて脱励起し活性でな
いCII z分子にクパターンをアンダーカットなく転
写できる。このような、アンダーカットのないエツチン
グを行うためには、実験によれば、Ts≦400℃であ
ることが望ましい。
This reflected C112 molecule remains an active particle (i.e. CΩ
2ψ), it will be incident on the sidewall of the pattern, etching the sidewall, and forming an undercut (see Figure 5(b)). However, if the sample surface attitude Ts is kept at a low temperature, Then, when the CQz umbrella reflects, its translation,
The pattern can be transferred to CII z molecules that are deexcited and inactive due to internal energy being absorbed by the substrate surface without undercutting. In order to perform such etching without undercutting, experiments have shown that it is desirable that Ts≦400°C.

実験によれば、活性化表面の温度Taを800℃にして
Cnt*を形成し、試料温度T$を200℃にすると、
試料表面に入射したCas&が[相]式の反応をする確
率は約2×10−8である。また、Pca*= p、=
 I X 10−’Torrとすると0式より。
According to experiments, when the temperature Ta of the activated surface is set to 800°C to form Cnt*, and the sample temperature T$ is set to 200°C,
The probability that Cas& incident on the sample surface will undergo a [phase] reaction is approximately 2×10 −8 . Also, Pca*= p, =
If I X 10-'Torr, then from formula 0.

N=6.6X10”個/ (sec−am”)となる、
このうち、10%がコリメータを通過するとすると。
N=6.6X10” pieces/(sec-am”),
Assume that 10% of this passes through the collimator.

試料表面には単位時間、単位面積当り6.6×1〇五6
個/ (sac−cw+”)のCQlが入射することと
なる。このCnz・が[相]の反応をし、反応生成物S
i(lla を形成してエツチングするとすると、実現
されるエツチング速さt (ns+/ Sin)は、E
=400 (nm/win)となる、また、この時、指
向性のエツチングをする為には、■、■式よりa≦5C
llである必要がある。
6.6 x 1056 per unit time and unit area on the sample surface
/ (sac-cw+") CQl will be incident. This Cnz. will undergo a [phase] reaction, and the reaction product S
When etching is performed by forming i(lla), the realized etching speed t (ns+/Sin) is E
= 400 (nm/win), and at this time, in order to perform directional etching, a≦5C from formulas ■ and ■.
It must be ll.

上記のエツチング速さで直径6インチのSiウェハをエ
ツチングするとすると1反応によって毎秒1.2X10
19個のCΩ2分子が消費されることになる。これは、
流量に換算して308ccmである。したがって、反応
室1内に導入したC j2 xガス分子のうち約10%
が反応するようにするには。
If a Si wafer with a diameter of 6 inches is etched at the above etching speed, the etching rate will be 1.2X10 per second per reaction.
19 CΩ2 molecules will be consumed. this is,
The flow rate is 308 ccm. Therefore, about 10% of the C j2 x gas molecules introduced into the reaction chamber 1
To make it responsive.

反応室に約300sccs+の流量のCazガスを導入
する必要がある。この時、Pr = I X 10−”
Torrに保つためには、3800M/8の排気速さを
持ったポンプを用いる必要がある。このようにした場合
、反応室1内に導入されたCΩ怠分子は、平均として約
50回Ca1の形で試料表面に入射して反応する機会を
持つことになる。このことは、従来例(特開昭62−3
5521 )ではcns匂±平均1回しか表面と反応す
る概念を持たないことと比較すると5本特許の顕著な特
徴といえる。これが。
It is necessary to introduce Caz gas into the reaction chamber at a flow rate of about 300 sccs+. At this time, Pr = I x 10-”
In order to maintain Torr, it is necessary to use a pump with a pumping speed of 3800 M/8. In this case, the CΩ sluggish molecules introduced into the reaction chamber 1 will have an opportunity to enter and react with the sample surface in the form of Ca1 about 50 times on average. This can be seen in the conventional example (Unexamined Japanese Patent Publication No. 62-3
5521), which has the concept of reacting with the surface only once on average, which can be said to be a remarkable feature of the five patents. This is.

本特許で高スループツトが実現できる理由である。This is the reason why high throughput can be achieved with this patent.

CQ2分子の一部は活性化表面2で分解イオン化してC
Q−を形成する可能性が有る。したがって、電圧印加手
段11によって試料に電圧を印加することによって、C
a−を試料に向って加速したり、減速(極端な場合は、
Cl2−が試料表面に到達できないようにする)したり
することができる、印加する電圧は、直流、交流(低周
波、高周波)を目的に応じて用いることができる。また
、活性化表面と試料表面の間に磁場を形成することによ
って、荷電粒子CJI−を有効に試料表面に輸送したり
、さらに試料表面に入射できないようにすることができ
る。磁力線の方向を試料表面と垂直にすれば有効にCQ
−を輸送でき、平行にすればCa−が試料表面に入射す
るのを防ぐことができる。磁場の強さは10〜1000
Gaussが適当である。
Some of the CQ2 molecules are decomposed and ionized on the activated surface 2 to form C
There is a possibility of forming Q-. Therefore, by applying a voltage to the sample using the voltage applying means 11, C
Accelerate or decelerate a- toward the sample (in extreme cases,
As the voltage to be applied, direct current or alternating current (low frequency, high frequency) can be used depending on the purpose. Furthermore, by forming a magnetic field between the activated surface and the sample surface, charged particles CJI- can be effectively transported to the sample surface and further prevented from entering the sample surface. CQ can be effectively achieved by making the direction of the magnetic field lines perpendicular to the sample surface.
- can be transported, and by making them parallel, it is possible to prevent Ca- from entering the sample surface. The strength of the magnetic field is 10-1000
Gauss is suitable.

活性化表面にNaCaが不純物として付着していると、
Na÷やCa−が表面から発生してくる。
If NaCa is attached as an impurity to the activated surface,
Na÷ and Ca- are generated from the surface.

Na汚染は半導体素子特性に重大な影響を与えるため、
上記の方法によりNa+が試料表面に入射しないように
することは特に実用上有用である。
Since Na contamination has a significant impact on semiconductor device characteristics,
Preventing Na + from entering the sample surface by the above method is particularly useful in practical terms.

活性化表面2からの熱輻射によって試料表面が加熱され
る可能性がある。以下、このことについて検討する。活
性化表面の単位面積から放出される輻射エネルギーは Q=σTa4            ・・・ 0σ:
活性化表面のエミッシビテイー と表わされる。σとして黒体のエミッシビテイーaoを
用いるとa=5.7X10−”(J/(cm”5eck
’))である、’ra=aoo℃=1073kを用いる
とQ=7.6J/cm”−gec=7.6vatt/c
m”となる、このうち、1/10が試料表面に入射する
とすると、試料には0.76watt/am”の熱が入
射することになる。この程度の熱の場合。
Thermal radiation from the activated surface 2 can heat the sample surface. This will be discussed below. The radiant energy emitted from a unit area of the activated surface is Q=σTa4...0σ:
It is expressed as the emissivity of the activated surface. Using blackbody emissivity ao as σ, a=5.7X10-”(J/(cm”5eck
')), using 'ra=aoo℃=1073k, Q=7.6J/cm"-gec=7.6vatt/c
m'', of which 1/10 is incident on the sample surface, 0.76 watt/am'' of heat will be incident on the sample. For this level of heat.

試料台を水冷し、試料を試料台に押し付けるように装着
することによって、試料態度T、を100℃以下に保つ
ことが可能である。さらに多量の熱が試料表面に入射す
る場合は、試料と試料台の間に気体(HeやAr等の不
活性気体が良い)を充満させる(圧力=10−”〜10
 Torrが適当)ことによって、試料と試料台との熱
接触を良くすることが、試料加熱を防ぐのに有効である
By cooling the sample stage with water and mounting the sample so as to press it against the sample stage, it is possible to maintain the sample attitude T at 100° C. or lower. If a large amount of heat is incident on the sample surface, fill the space between the sample and the sample stage with gas (preferably an inert gas such as He or Ar) (pressure = 10-" to 10").
It is effective to improve the thermal contact between the sample and the sample stage by adjusting the temperature (appropriately Torr) to prevent sample heating.

以上、導入ガスとしてCjlxガスを用いる場合につい
て説明したが、Fx 、FCQ、SFe 。
The case where Cjlx gas is used as the introduced gas has been described above, but Fx, FCQ, SFe.

NFa、CFa等ハロゲン元素を含んだ分子ガスを同様
に用いることができる。また、被エツチング物質として
Siの場合について説明したが、その他のSiを含む物
質や、Ga、As、Pを含む物質、さらに、AQ、Mo
、We Ta、NbtNi、Ti等の金属も同様にエツ
チングできる。
A molecular gas containing a halogen element such as NFa or CFa can be used similarly. In addition, although the case where Si is used as the material to be etched has been explained, other materials containing Si, materials containing Ga, As, and P, as well as AQ, Mo, etc.
, WeTa, NbtNi, Ti, and other metals can be similarly etched.

また、カーボン(グラファイト、多結晶カーボン。Also, carbon (graphite, polycrystalline carbon).

ダイヤモンド)を有機高分子のエツチングも同様に行う
ことができる。この場合には、導入ガスとしてOxや酸
素元素を含んだ分子ガスを用いることも有効である。
Etching of organic polymers (diamond) can also be performed in the same way. In this case, it is also effective to use Ox or a molecular gas containing an oxygen element as the introduced gas.

また1本実施例の方法はエツチングのみならず、酸化・
窒化等の表面改質、デポジション、エピタキシー等にも
用いることができる。このような応用に関しては、別の
特許(特開昭6l−113775)に述べであると同様
に考えることができ、従来例と比べて高スループツトに
なることが本特許の特徴である。
In addition, the method of this embodiment not only involves etching but also oxidation and etching.
It can also be used for surface modification such as nitriding, deposition, epitaxy, etc. Regarding such an application, it can be considered as described in another patent (Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-113775), and the feature of this patent is that the throughput is higher than that of the conventional example.

第6図は活性化表面の一部の断面積を示したものである
6図のように表面に凹凸を形成することによってガス粒
子Mは多数回活性化表面と衝突することになり、活性化
の効率を上げることができる。凹凸の寸法aは、数鵬−
以下が有効である。
Figure 6 shows the cross-sectional area of a part of the activated surface.By forming irregularities on the surface as shown in Figure 6, the gas particles M will collide with the activated surface many times, resulting in activation. efficiency can be increased. The dimension a of the unevenness is several
The following are valid:

第7図(a)、(b)、(c)は活性化表面の断面を示
したものである。活性化表面の形状を曲面にすることに
よって、試料表面に入射する活性粒子のフラックス(粒
子流束)を制御することが可能となり、処理速さの一様
性を向上させるのに有効である。この時曲面の形状は活
性化表面の中心軸(中心における面の法線)に関して回
転対称であることが望ましい0回転対称とは、回転軸の
まわりに一定角(360℃以下)回転すると元の配置に
戻るような形状をいう。
FIGS. 7(a), (b), and (c) show cross sections of the activated surface. By forming the activated surface into a curved shape, it becomes possible to control the flux (particle flux) of active particles incident on the sample surface, which is effective in improving the uniformity of processing speed. At this time, it is desirable that the shape of the curved surface be rotationally symmetrical with respect to the central axis of the activated surface (normal to the surface at the center). A shape that returns to its original position.

試料の大きさが大きくなると、試料の中心部分へのガス
粒子の供給や中心部分からの反応生成物の排気が悪くな
る。この結果、処理速さの一様性が悪くなる。これを防
ぐには、導入ガスを活性化表面の内部から(活性化表面
を貫いて)導入することが有効である。第8図(a)で
は、ガスが活性化表面の中心から導入され、第8図(b
)では多孔質または多数の孔のあいた活性化表面の全体
からガスが導入されるようになっている。
As the size of the sample increases, it becomes difficult to supply gas particles to the center of the sample and to exhaust reaction products from the center. As a result, the uniformity of processing speed deteriorates. To prevent this, it is effective to introduce the introduced gas from inside the activated surface (through the activated surface). In Figure 8(a), the gas is introduced from the center of the activated surface;
), the gas is introduced through the entire porous or multi-perforated activated surface.

本発明の方法または装置を他の表面処理技術と組み合わ
せて用いることも可能である0例えば。
It is also possible to use the method or apparatus of the invention in combination with other surface treatment techniques, for example.

プラズマや光イオンビームを用いた表面処理技術であら
かじめ処理をしておき、その後に本発明の方法や装置を
用いることにより、より一層スルーブツトを向上させる
ことも可能である。また、上記の逆の順序で組み合わせ
ることも可能である。
It is also possible to further improve the throughput by processing the surface in advance using a surface treatment technique using plasma or a photoion beam, and then using the method and apparatus of the present invention. It is also possible to combine in the reverse order of the above.

活性化表面2を高温にして用する場合、試料3を交換す
るために反応室1に大気圧をリークする際、前もって活
性化表面2を変温近くまで冷却する必要がある。その後
、試料交換を行い活性化表面を再び高温にする必要があ
る。これは、高温な活性化表面が大気と触れることによ
って変質するのを防ぐためである。しかし、これでは1
表面の冷却、再加熱に時間を浪費し、スループットを低
下させることになる。これを防止するために、反応室1
の他に試料導入用の予備室を設け、両室をゲートバルブ
によって結合すること゛が有効である。
When the activated surface 2 is used at a high temperature, it is necessary to cool the activated surface 2 to near a variable temperature before leaking atmospheric pressure into the reaction chamber 1 for replacing the sample 3. Thereafter, it is necessary to exchange the sample and bring the activated surface to a high temperature again. This is to prevent the high temperature activated surface from deteriorating due to contact with the atmosphere. However, in this case, 1
Time is wasted in cooling and reheating the surface, reducing throughput. To prevent this, reaction chamber 1
In addition, it is effective to provide a preliminary chamber for sample introduction and to connect both chambers with a gate valve.

こうすることによって、交換用の試料を予備室に入れ予
備室を排気した後、ゲートバルブを開けて処理済みの試
料と交換することができる。この結果、活性化表面を大
気に曝すことなく試料交換が可能となり、活性化表面の
冷却・再加熱に要する時間を短縮することができる。ま
た、活性化表面と試料の間にゲートバルブを設け、ゲー
トバルブを締めて試料交換することによっても同様の効
果を上げることができる。
By doing so, after putting a replacement sample into the preliminary chamber and evacuating the preliminary chamber, the gate valve can be opened and the sample can be exchanged with a processed sample. As a result, samples can be exchanged without exposing the activated surface to the atmosphere, and the time required for cooling and reheating the activated surface can be shortened. A similar effect can also be achieved by providing a gate valve between the activated surface and the sample and replacing the sample with the gate valve closed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ガス粒子は平均として複数回活性化さ
れた試料表面に入射するために、高スルーブツトの表面
処理が実現できる。また、低エネルギーの活性粒子を用
いるため、低損傷、低汚染。
According to the present invention, since gas particles are incident on the sample surface which has been activated multiple times on average, high-throughput surface treatment can be achieved. In addition, since low-energy active particles are used, there is less damage and less pollution.

高選択性かつ低温な表面処理が実現できる。また。Highly selective and low temperature surface treatment can be achieved. Also.

コリメータを用いることにより、指向性の表面処理を実
現できる。
By using a collimator, directional surface treatment can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の断面図、第2図は活性化表
面近傍の断面図、第3図はエツチング用試料の断面図、
第4図はコリメータの部分断面図。 第5図はエツチングされた試料の断面図、第6図は活性
化表面の部分断面図゛、第7図は活性化表面の断面図、
第8図は活性化表面近傍の断面図。 l・・・反応室、2・・・活性化表面、3・・・試料、
4・・・試料台、5・・・バルブ、6・・・排気口、7
・・・活性化表面温度制御手段、8・・・試料温度制御
手段、9・・・コリメータ、10・・・コリメータ温度
制御手段、11・・・暮5 図 等4図 芽 5周 芽6図 樽 7 図
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the vicinity of the activated surface, and FIG. 3 is a sectional view of an etching sample.
FIG. 4 is a partial sectional view of the collimator. FIG. 5 is a cross-sectional view of the etched sample, FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the activated surface, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the activated surface.
FIG. 8 is a sectional view near the activated surface. l... Reaction chamber, 2... Activated surface, 3... Sample,
4... Sample stand, 5... Valve, 6... Exhaust port, 7
Activation surface temperature control means, 8... Sample temperature control means, 9... Collimator, 10... Collimator temperature control means, 11... 5 Figures etc. 4 buds 5 buds 6 diagrams Barrel 7 figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、活性粒子を形成する活性化表面と表面処理の行われ
る試料とを同一室内に設置することを特徴とした表面処
理方法。 2、上記室内に活性粒子を形成するためのガスを導入す
ることを特徴とした請求項1記載の表面処理方法。 3、上記活性化表面が室温よりも高温な表面または触媒
作用を有した表面でできていることを特徴とした請求項
1記載の表面処理方法。 4、上記活性化表面の材質が、SiO_2、Al_2O
_3、C、Si、Si−C、W、Mo、Ta、Ti、N
i、Nb、Ptのうちのどれか一つであるか、またはこ
れらの混合物または合金であることを特徴とした請求項
1記載の表面処理方法。 5、上記活性化表面のの温度Taが、Ta=100〜3
000℃であることを特徴とした請求項1記載の表面処
理方法。 6、上記活性化表面のの温度Taと試料表面の温度Ts
が互いに独立に制御されていることを特徴とした請求項
1記載の表面処理方法。 7、上記TaおよびTsが、Ta>Tsであるか、また
はTs≦400℃であることを特徴とした請求項6記載
の表面処理方法。 8、上記活性化表面が凹凸を有した表面であることを特
徴とした請求項1記載の表面処理方法。 9、上記活性化表面が平面または曲面で形成されている
ことを特徴とした請求項1記載の表面処理方法。 10、上記活性化表面が回転対称の形状を有しているこ
とを特徴とした請求項1記載の表面処理方法。 11、上記ガスが上記活性化表面を貫いて導入されるこ
とを特徴とした請求項2記載の表面処理方法。 12、上記試料の表面の一部がマスクで覆われているこ
とを特徴とした請求項1記載の表面処理方法。 13、上記試料に直流または交流の電圧を印加すること
を特徴とした請求項1記載の表面処理方法。 14、上記活性化表面と上記試料の間に磁場を印加する
ことを特徴とした請求項1記載の表面処理方法。 15、上記ガスがハロゲン元素を含んだ分子で構成され
るかまたは該分子を構成粒子の一部とすることを特徴と
した請求項2記載の表面処理方法。 16、上記表面処理がエッチングであることを特徴とし
た請求項15記載の表面処理方法。 17、上記ガスが酸素または窒素元素を含んだ分子で構
成されるかまたは該分子を構成粒子の一部とすることを
特徴とした請求項2記載の表面処理方法。 18、上記表面処理が酸化または窒化であることを特徴
とした請求項17記載の表面処理方法。 19、上記表面処理が、デポジションまたはエピタキシ
ーであることを特徴とした請求項1記載の表面処理方法
。 20、上記活性化表面と上記試料の表面との間の距離が
、上記活性粒子の平均自由行程より短いことを特徴とし
た請求項1記載の表面処理方法。 21、上記活性化表面と上記試料の表面との間の距離が
50cm〜1mmであることを特徴とした請求項1記載
の表面処理方法。 22、上記活性化表面と上記試料の間にコリメータを設
けることを特徴とした請求項1記載の表面処理方法。 23、上記コリメータが冷却されていることを特徴とし
た請求項22記載の表面処理方法。 24、上記活性化表面と上記試料の間にゲートバルブを
設けたことを特徴とした請求項1記載の表面処理方法。 25、上記室の他に試料を交換するための予備排気室を
設け該室と該予備排気室とをゲートバルブにより結合し
たことを特徴とする請求項1記載の表面処理方法。 26、反応室と該室内に設けられた活性化表面と該室内
に設けられた試料および試料台より構成される表面処理
装置。 27、上記反応室内にガスを導入する手段を設けたこと
を特徴とした請求項26記載の表面処理装置。 28、上記活性化表面と上記試料の間にコリメータを設
けることを特徴とした請求項26記載の表面処理装置。
[Scope of Claims] 1. A surface treatment method characterized by placing an activated surface on which active particles are formed and a sample to be surface treated in the same room. 2. The surface treatment method according to claim 1, further comprising introducing a gas for forming active particles into the chamber. 3. The surface treatment method according to claim 1, wherein the activated surface is made of a surface having a temperature higher than room temperature or a surface having a catalytic action. 4. The material of the activated surface is SiO_2, Al_2O
_3, C, Si, Si-C, W, Mo, Ta, Ti, N
2. The surface treatment method according to claim 1, wherein the material is any one of i, Nb, and Pt, or a mixture or alloy thereof. 5. The temperature Ta of the activated surface is Ta=100-3
2. The surface treatment method according to claim 1, wherein the temperature is 000°C. 6. Temperature Ta of the activated surface and temperature Ts of the sample surface
2. The surface treatment method according to claim 1, wherein: are controlled independently of each other. 7. The surface treatment method according to claim 6, wherein the Ta and Ts satisfy Ta>Ts or Ts≦400°C. 8. The surface treatment method according to claim 1, wherein the activated surface is an uneven surface. 9. The surface treatment method according to claim 1, wherein the activated surface is a flat or curved surface. 10. The surface treatment method according to claim 1, wherein the activated surface has a rotationally symmetrical shape. 11. The method of claim 2, wherein the gas is introduced through the activated surface. 12. The surface treatment method according to claim 1, wherein a part of the surface of the sample is covered with a mask. 13. The surface treatment method according to claim 1, wherein a DC or AC voltage is applied to the sample. 14. The surface treatment method according to claim 1, further comprising applying a magnetic field between the activated surface and the sample. 15. The surface treatment method according to claim 2, wherein the gas is composed of molecules containing a halogen element, or the molecules are part of the constituent particles. 16. The surface treatment method according to claim 15, wherein the surface treatment is etching. 17. The surface treatment method according to claim 2, wherein the gas is composed of molecules containing oxygen or nitrogen elements, or the molecules are part of the constituent particles. 18. The surface treatment method according to claim 17, wherein the surface treatment is oxidation or nitridation. 19. The surface treatment method according to claim 1, wherein the surface treatment is deposition or epitaxy. 20. The surface treatment method according to claim 1, wherein the distance between the activated surface and the surface of the sample is shorter than the mean free path of the active particles. 21. The surface treatment method according to claim 1, wherein the distance between the activated surface and the surface of the sample is 50 cm to 1 mm. 22. The surface treatment method according to claim 1, further comprising providing a collimator between the activated surface and the sample. 23. The surface treatment method according to claim 22, wherein the collimator is cooled. 24. The surface treatment method according to claim 1, further comprising providing a gate valve between the activated surface and the sample. 25. The surface treatment method according to claim 1, further comprising a preliminary evacuation chamber for exchanging the sample in addition to said chamber, and said chamber and said preliminary evacuation chamber are connected by a gate valve. 26. A surface treatment apparatus comprising a reaction chamber, an activated surface provided in the chamber, a sample provided in the chamber, and a sample stage. 27. The surface treatment apparatus according to claim 26, further comprising means for introducing gas into the reaction chamber. 28. The surface treatment apparatus according to claim 26, further comprising a collimator provided between the activated surface and the sample.
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